Период становления физики как науки (начало 17 – 80-е гг. 17 в.). 3 страница

Значительного совершенства и стройности достигла механика в трудах Ж.Даламбера, Л.Эйлера, Ж.Лагранжа и П.Лапласа.

Леонард Эйлер (1707 – 1783) родился в Базеле в семье пастора. Своим начальным образованием он обязан в значительной мере отцу. Высшее образование Эйлер получил в Базельском университете; там он познакомился с братьями Бернулли. Помимо математики, которую читал их отец, Иоганн Бернулли, Эйлер изучал бого-

словие, восточные языки, физиологию. Когда Эйлеру было 20 лет, по приглашению Екатерины 1 он прибыл в Петербург в незадолго до этого основанную по указу Петра 1 Петербургскую Академию наук, где уже работал его друг Даниил Бернулли. В 1741 г. вследствие сложной политической обстановки в России, Эйлер покинул Петербург и переехал в Берлин, став членом Берлинской Академии наук. Однако в 1766 г., по настоянию Екатерины 11, Эйлер вернулся в Петербург, где он работал до конца жизни; ныне его прах находится в Петербургском некрополе. В жизни Эйлер был скромным и тихим человеком, наука всецело его поглощала. Он был счастливо женат и имел 13 детей. Под конец жизни Эйлер ослеп, но это мало повлияло на его научную продуктивность. Всего им было написано более 800 работ. Парижская Академия наук 20 раз удостаивала его премий, больше, чем кого бы то ни было из современников. Дать даже краткий обзор научного наследия Эйлера невозможно. Отметим его работы по анализу, где он не только придал дифференциальному и интегральному исчислению вид, близкий к современному, но и решил множество частных задач. Велик был вклад Эйлера в астрономию и прикладную механику. С его именем связаны основные уравнения движения твердого тела и жидкости. Им было создано вариационное исчисление, и Эйлера по праву можно считать основателем математической физики в современном смысле слова.

Даниил Бернулли (1700 – 1782) – физик и математик, один из представителей извест- ной династии Бернулли. Родился в Гронингене в семье состоятельных голландских купцов. Окончил Базельский университет в 1716 г. В 1725 – 1733 гг. работал в Петер –

бургской АН. Основная его физическая работа – «Гидродинамика» содержит основные законы механики жидкости. В этом сочинении он впервые вводит понятие работы, пользуется понятием к.п.д., формулирует известное уравнение стационарного движения идеальной жидкости, излагает идеи кинетической теории газов. Совместно с Эйлером является создателем теоретической гидродинамики. Придерживался гипотезы, что теплота является движением мелких частиц тела. Исходя из гипотезы молекулярного строения материи, первый дал теоретическое объяснение закона Бойля – Мариотта. В 1760 г. с помощью сконструированного им электрометра пришел к выводу, что сила взаимодействия электрических зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Был почетным членом Петербургской, Берлинской и Парижской АН, а также Лондонского королевского общества.

Михаил Васильевич Ломоносов (19.11.1711 – 15.4.1765) – русский ученый родился в с. Денисовка Архангельской губ. В 1731 – 1735 гг. учился в Славяно-греко-латинской академии в Москве. В 1735 – 1736 гг. – в университете при Перербургской АН, в 1736 – 1741 гг. – за границей в Марбурге и Фрейберге. Возвратившись в Россию, был избран в 1742 г. адъюнктом, а в 1745 г. академиком Петербургской АН. Научные работы посвящены физике, химии, астрономии, горному делу, металлургии и др. Высказал ряд новых положений и гипотез, сделал ряд открытий, которые опередили его время и предвосхитили достижения физики 19 ст. Экспериментально доказал закон сохранения материи. Ломоносов представлял природу как единое целое, где все взаимосвязано.При этом ничто не исчезает бесследно и не возникает из ничего. Движением мелких частиц представлялась Ломоносову теплота, кинетическая природа теплоты не вызывала у него никаких сомнений. Нагревание тел он связывал с возрастанием поступательного и вращательного движения. Близко подошел к понятию абсолютного нуля. Значительное место в творчестве Ломоносова занимали работы по оптике. Он был сторонником волновой теории света, разработал свою теорию цветов, сконструировал ряд оптических приборов, в частности телескоп – рефлектор, при помощи которого наблюдал в 1761 г. прохождение Венеры по диску Солнца, что и привело его к открытию атмосферы на этой планете. Ломоносов много сделал для развития науки, культуры и образования в России. В 1755 г. по инициативе и по проекту Ломоносова был открыт Московский университет, носящий ныне его имя.

Будущий механик, математик и энциклопедист, Жан ле Рон Д Аламбер (1717 – 1783) рожденный внебрачным сыном генерала Детуш и канонессы Тансен, был оставлен на ступеньках церкви св. Жана ле Рон в Париже. Его детство прошло в семье стекольщика. Двенадцати лет, по протекции деда, Д Аламбер поступил в привилигированный колледж Мазарини, покровительствуемый янсенистами. Там его готовили сначала к адвокатуре, затем к медицине. Однако вопреки планам воспитателей, Д Аламбера больше всего интересовала математика, и ее он изучал самостоятельно. Его первые работы по анализу получили признание, и он рано стал адъюнктом Парижской Академии. В 25 лет он публикует «Динамику» (1742), где формулирует принцип, позволивший задачи динамики свести к задачам о равновесии сил. Принцип Д Аламбера позволил по-новому написать уравнения гидродинамики и исследовать движение твердого тела. Большое значение имела его работа в области небесной механики, где вслед за Эйлером и Клеро он развил теорию движения Луны. В теории колебаний Д Аламбером было дано полное решение задачи о струне на основе волнового уравнения. В 1751 г. Д Аламбер совместно с Дидро предпринимает издание «Энциклопедии, или толкового словаря по наукам, искусствам и ремеслам». Энциклопедия стала выдающимся явлением в области развития культуры.

Жозеф Луи Лагранж (1736 – 1813) родился в Турине; его мать была итальянкой, отец – французский дворянин. Семнадцати лет Лагранж увлекся математикой, прочитав мемуар астронома Галлея «О преимуществах аналитического метода». Сочинения Лагранжа, совершенные по форме и исключительные по глубине и широте охвата проблем современной ему математики, астрономии и механики, составляют 14 томов. Введя в 1760 г. обобщенные координаты, Лагранж придал уравнениям движения такую форму, которая сделала возможным их применение и к немеханическим процессам, в частности к электромагнитным.

Пьер Симон Лаплас (1749 – 1827), развив методы небесной механики, сделал все то, что не удалось сделать его предшественникам в объяснении движения небесных тел, а его космогоническая гипотеза происхождения солнечной системы (1796) имела не только большое научное значение, но и философское звучание. Триумфом механики Ньютона было открытие (1846) Нептуна, основанное на теоретических вычислениях У. Леверье, после чего вера в механическое описание стала всеобщей. Ход развития классической механики демонстрировал справедливость единого закона природы – закона гравитации – как на Земле, так и во Вселенной.

Был открыт ряд законов сохранения: материи и движения (Ломоносов,1748), электрического заряда (Б. Франклин, 1750), энергии (Ю.Майер, 1842; Дж. Джоуль, 1843; Г. Гельмгольц, 1847). Причем, Гельмгольц распространил закон сохранения энергии с механических и тепловых процессов на другие области явлений – электрические, магнитные, оптические. Именно в этом законе нашло свое отражение единство различных физических процессов. Физику стали представлять единой цельной наукой.

Начали разрабатываться методы термометрии и термометрические шкалы (А. Цельсий, Р. Реомюр, Г. Фаренгейт). Развитие химии и металлургии стимулировало изучение тепловых явлений. Дж. Блэк показал различие между температурой и количеством теплоты и открыл (1762) скрытую теплоту плавления и парообразования. Было введено понятие теплоемкости (И. Вильке) и измерены теплоемкости многих тел (П. Лаплас, А. Лавуазье). Это привело к созданию калориметрии. Исследования в области теплоты и газов способствовали возникновению и усовершенствованию тепловых двигателей. В 1784 г. Дж. Уатт построил универсальный паровой двигатель, экономичный и эффективный, который получил широкое распространение и сыграл значительную роль в переходе к машинному производству.

В 17 в. большое внимание начали уделять нагядным моделям и аналогиям, в частности гидродинамическим. Так, теплоту представляли в виде особой невесомой жидкости – теплорода, превращениями которого объясняли тепловые процессы. Аналогично при помощи электрических и магнитных жидкостей объясняли соответственно электрические и магнитные явления. В 18 в. модели невесомой жидкости проникли во все разделы физики. В их существовании не сомневалось большинство ученых. При этом считали, что каждое физическое явление имеет своего носителя, свою субстанцию. Лишь немногие ученые (Эйлер, Ломоносов и др.) отрицали наличие невесомых материй. Характеризуя этот период, И.Е. Тамм писал: «К концу 18 – началу 19 в. область известных физических явлений значительно расширилась, однако явления эти изучались вне связи друг с другом и для объяснения каждой группы явлений прибегали к гипотезе особого «флюида» (субстанции) – электрический флюид, магнитный флюид, теплород, наконец, световые частицы, вводившиеся для объяснения световых явлений. В виде реакции против такого обилия разнотипных сил и разнородных флюидов и возникла идея о единстве сил природы. … Венцом этого периода развития физики, характеризовавшегося идеей сил природы, было установление закона сохранения энергии…». Был установлен ряд газовых законов: Шарля (1787), Гей-Люссака (1802), сформулировано уравнение состояния идеального газа (Б. Клапейрон,1834), опытами Б.Румфорда (1798) и Г.Дэви (1799) подтверждена механическая теория теплоты, изложенная в работах Д.Бернулли, Эйлера и Ломоносова. В 50-х гг. 19 в. были заложены основы кинетической теории газов (Дж.Джоуль, Р.Клаузиус, Дж.Максвелл) и термодинамики (Р.Клаузиус, У.Ранкин, У.Томсон; начало термодинамике положил Н.Карно, 1824). Никола Леонар Сади Карно (1796 – 1832) родился в Париже. Его отец, математик и политический деятель Лазар Карно – «Великий Карно», «организатор победы», военный министр при Директории, после июня 1800 г. был отстранен от дел Наполеоном. Карно получил прекрасное домашнее образование; в 1812 г. поступил в Политехническую школу, которую окончил в 1814 г. шестым в выпуске и получил назначение в инженерные войска. Несмотря на служебные заботы, Карно много занимался физикой, математикой, биологией, экономикой. Он был прекрасным спортсменом, его увлекали музыка и живопись; однако интенсивные занятия наукой подорвали его здоровье. Единственным трудом, опубликованным Карно и обессмертившем его имя, стал мемуар «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу», который был издан автором в 1824 г. в Париже отдельной брошюрой объемом в 60 страниц. Будучи представленной в Академию, эта работа не привлекла внимания современников: никто не смог оценить замечательных выводов молодого французского инженера. Лишь много позже его результаты были воспроизведены и развиты Клапейроном, который в 1834 г. придал рассуждениям Карно знакомую нам графическую форму. Только к середине века в работах Томсона (лорда Кельвина) и Клаузиуса идеи Карно были положены в основу второго начала термодинамики.

Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус (1822 – 1888) – немецкий физик – теоретик, один из создателей термодинамики и кинетической теории газов. Окончил Берлинский университет (1848). Был профессором Цюрихского (с 1855 г.), Вюрцбургского (с 1867 г.) и Боннского (с 1869 г.) университетов. Сформулировал (1850) второе начало термодинамики, предложил новое важное понятие – понятие энтропии (1865). Клаузиус показал, что изменение энтропии определяет направление протекания процессов в замкнутой системе и дал второму началу термодинамики математическую формулировку. Распространяя выводы термодинамики на всю Вселенную, считая ее замкнутой, Клаузиус пришел к ошибочному выводу о тепловой смерти Вселенной, т.е. к тому самому выводу англичанина У.Томсона (1852). Несостоятельность этой теории доказал австрийский физик Л.Больцман, обосновав статистический характер второго начала термодинамики. Значительный вклад внес Клаузиус в кинетическую теорию газов, введя тут статистические представления (метод средних величин), а также понятие идеального газа, длины свободного пробега молекул. Первый теоретически вычислил величину давления газа на стенки сосуда, придал более общую форму уравнения газового состояния по сравнению с уравнением Ван дер Ваальса, обосновал уравнение Клапейрона, связывающее температуру плавления вещества с давлением (уравнение Клапейрона – Клаузиуса), первый указал на возможность сублимации. Доказал в 1870 г. теорему вириала. Теоретически обосновал закон Ленца – Джоуля, развил в 1853 г. термодинамическую теорию термоэлектричества, ввел в 1857 г. представление об электролитической диссоциации. Разработал теорию поляризации диэлектриков (формула Клаузиуса – Моссотти). Член ряда академий наук и научных обществ, в частности иностранный член Петербургской АН (1878).

Большое значение для физики имели также введение Дж. Дальтоном понятия атомного веса и развитие им атомистических представлений (1803), а также разработка А.Авогадро молекулярной гипотезы (1811). В результате была возрождена идея атомизма древнегреческих мыслителей.

В 18 в. были заложены основы фотометрии (П.Бугер, И.Ламберт). построены дифракционная решетка (Д.Риттенгаус, 1786) и ахроматический объектив (Дж.Доллонд, 1757). В начале 19 в. работами Т.Юнга и О.Френеля было завершено создание волновой оптики, на основе которой объяснены многие оптические явления, частности предсказана поперечность световых волн (Юнг, 1817; Френель, 1819), установлены законы отражения и преломления на плоской неподвижной поверхности раздела двух сред (Френель, 1823).

Томас Юнг (1773 – 1829) – английский ученый. Родился в Милвертоне. С ранних лет обнаружил необыкновенные способности и феноменальную память. В 2 года научился бегло читать, а в 4 знал напамять много сочинений английских поэтов; в 8 – 9 лет овладел токарным ремеслом и мастерил различные физические приборы, к 14 годам познакомился с дифференциальным исчислением (по Ньютону), изучил много языков (греческий, латынь, французский, итальянский, арабский и др.). Учился в Лондонском, Эдинбургском и Геттингенском университетах, где сначала изучал медицину, но потом увлекся физикой, в частности оптикой и акустикой. Его работы относятся к различным отраслям науки – оптике, акустике, теплоте, механике, математике, астрономии, геофизике, философии, зоологии и др. В теории упругости Юнгу принадлежат исследования деформации сдвига, в 1807 г. он ввел характеристику упругости – модуль Юнга.Иностранный член Парижской АН.

Огюстен Жан Френель (1788 – 1827) – французский физик, член Парижской АН (1823). Родился в г. Брольи.Окончил политехническую школу (1806) и Школу мостов и дорог (1809) в Париже.. Работал инженером по ремонту и строительству дорог в различных департаментах Франции. С 1817 г. – В Политехнической школе. Научные работы посвящены физической оптике. Переоткрыл в 1815 г. принцип интерференции, дополнил принцип Гюйгенса, введя т.н. зоны Френеля. Разработал в 1818 г. теорию дифракции света. Доказал в 1821 г. поперечность световых волн, открыл в 1823 г. эллиптическую и круговую поляризации света. На основе волновых представлений Френель объяснил хроматическую поляризацию и вращение плоскости поляризации света, двойное лучепреломление и др. Член Лондонского королевского общества с 1825 г.

В 1834 г. У. Гамильтон, исходя из открытой им аналогии между геометрической оптикой и классической механикой, разработал формализованную теорию оптических явлений, огромное значение которой обнаружилось при создании квантовой механики. В 1800 г. У. Гершель открыл инфракрасные лучи, а в 1801 У. Волластон и И. Риттер – ультрафиолетовые. В 1845 г. Фарадеем обнаружено магнитное вращение плоскости поляризации света (эффект Фарадея), чем впервые указано на связь между светом и электромагнетизмом. Измерение скорости света в воде (Л. Фуко, 1850) окончательно подтвердило волновую теорию света. В 1859 г. открыты катодные лучи (Ю. Плюккер), чему способствовало изобретение в 1857 г. Г. Гейсслером ртутного вакуумного насоса и создание в 1858 г. трубки (гейсслеровой). В 1859 г. открыт спектральный анализ (Р. Бунзен, Г. Кирхгоф) и установлен основной закон теплового излучения (закон Кирхгофа). Ряд фундаментальных результатов получен в других областях физики. Созданы основы теоретической гидродинамики идеальной жидкости (Д.Бернулли,Л. Эйлер), теория упругости (Л. Навье, С. Пуассон, О. Коши. 20-е гг.19 ст.), экспериментальной акустики (Э. Хладни, конец 18 в.). В начале 19 в. был заложен фундамент физики твердого тела.

В области изучения электрических явлений в 18 в. сделано немного, основные открытия здесь приходятся лишь на конец столетия. В 1729 г. С. Грей открыл явление электропроводности, а Ш. Дюфе установил в 1733 г. существование двух родов электричества. В 1745 г. построен первый электрический конденсатор – лейденская банка (Э. Клейст, П. Мушенбрук), в 1750 Б. Франклином разработана теория электричества и сформулирован закон сохранения электрического заряда, подтвержденный экспериментально в 1843 г. Фарадеем. В 1785 г. установлен основной закон электрического взаимодействия (Ш. Кулон), в 1786 г. открыт электрический ток (Л. Гальвани), а в 1799 сконструирован первый источник длительного электрического тока (А. Вольта). В последующие несколько лет обнаружены тепловое, химическое и световое действие тока. В течение веков развитие учений об электричестве и магнетизме происходило практически независимо, хотя издавна было отмечено сходство электрических и магнитных взаимодействий: для обоих типов взаимодействий наблюдались как притяжение, так и отталкивание. Процесс формирования единого учения об электромагнетизме, завершившийся созданием теории электромагнитного поля Максвелла, начался с открытия датского ученого Г. Х. Эрстеда.

Ганс Христиан Эрстед (1777 – 1851) родился в г. Рудкебинге на о. Лангеланн (Дания) в семье аптекаря. Он учился в Копенгагенском университете, который окончил в 1797 г., получив диплом фармацевта. Вся творческая жизнь Эрстеда прошла в стенах родного университета. Здесь в 1799 г. он защитил докторскую диссертацию, здесь же начиная с 1806 г. работал в качестве профессора. Научные интересы ученого были разносторонними. Они охватывали физику, химию и философию. Большое влияние на формирование научного мировоззрения Эрстеда оказала философия Шеллинга. Эрстед глубоко проникся идеей о единстве сил природы и уже в 1812 – 1813 гг. высказал идею о возможной связи электрического тока и магнетизма. Однако обнаружить такую связь на опыте ему удалось лишь в 1820 г., когда во время лекционной демонстрации было отмечено действие тока на магнитную стрелку, положив тем самым начало электромагнетизма.

Незамысловатые опыты Эрстеда произвели на ученых всего мира неизгладимое впечатление. Это объяснялось теми возможностями, которые открывались перед физикой на пути объединения двух ее больших разделов – учений об электричестве и магнетизме. Первая попытка построения единой теории электрических и магнитных явлений была предпринята французским ученым Ампером, который дал имя новой области физической науки – электродинамике.

Андре-Мари Ампер (1775 – 1836) родился в Лионе в семье коммерсанта. Он очень рано проявил выдающиеся способности: рано научился читать, к 12 годам самостоятельно разобрался в дифференциальном исчислении. Чтобы читать в подлиннике классиков математики и механики, таких, как Эйлер и Бернулли, он быстро овладел латинским языком. В 14 лет он уже проштудировал все 20 томов «Энциклопедии» Дидро и Д Аламбера. Целыми днями Ампер просиживал над книгами и получил всестороннее образование, не посещая никаких учебных заведений. В 1799 г. Ампер стал преподавать физику в Центральной школе в г. Бурк-ан-Брес. Его работа «К математической теории игр» послужила основанием для приглашения Ампера на кафедру физики в Лион.В разное время он преподавал физику, математику и механику в Политехнической и Нормальной школе, в Колледж де Франс. В 1808 г. Ампер был назначен генеральным инспектором Имперского университета. Членом института (Академии) по отделению математики Ампер стал в 1814 г. Интересы Ампера распространялись также на область психологии, этики и биологии. Круг исследований Ампера в физике и математике глубок и разнообразен. Независимо от Авогадро Ампер предложил гипотезу молекулярного строения газов. Незадолго до смерти Ампер написал «Очерк по философии наук» (1834), где при классификации наук им была впервые указана (и названа) наука об управлении – кибернетика. Его работы были подитожены в обширном мемуаре “Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта” (1823).

Вильям Роуан Гамильтон (1805 – 1865) родился в Дублине в семье присяжного поверенного. Блестящие способности Гамильтона проявились рано: к 14 годам он владел уже 13 языками и изучил Эвклида. Гамильтон поступил в Тринити-колледж в Дублине; однако, даже не окончив его, уже в 1827 г. он стал Королевским астрономом Ирландии. Гамильтон поселился в Дансинке, где и провел большую часть своей жизни. Гамильтон был членом многих академий, в том числе и Петербургской. Тридцати лет он стал президентом Королевского общества Ирландии. Значительную часть времени Гамильтон проводил в уединении, изучая главным образом свойства изобретенных им кватернионов – систем гиперкомплексных чисел с некоммутативной алгеброй. Дальнейшее развитие этих понятий, с одной стороны, оказалось интересным для алгебры; с другой стороны, кватернионы привели к созданию векторного и тензорного исчислений, столь необходимых теперь математических инструментов теоретической физики. Первые исследования Гамильтона касались оптики и были изложены в его работе “Теория систем лучей” (1828). Основное значение для физики и механики имело установление мощного вариационного принципа наименьшего действия и введение функции, называемой теперь гамильтоновой функцией динамической системы. Метод Гамильтона, благодаря своей общности, оказался существенным при создании статистической, а затем и квантовой механики. В создании квантовой (волновой) механики большую роль сыграла открытая Гамильтоном глубокая аналогия между поведением луча света и движением частицы, аналогия, которая была ключевой для Луи де Бройля.

Майкл Фарадей (1791 – 1867) родился в предместье Лондона, в семье кузнеца. Фарадей получил только начальное школьное образование и с 13 лет стал подмастерьем-переплетчиком, работая в книжной лавке Рибо. Именно там, в книжной лавке, Фарадей развил свои знания путем систематического самообразования, читая те книги, которые переплетал. Случай помог ему в 1812 г. попасть к знаменитому химику Гемфри Деви, когда тому, после временной потери зрения от взрыва, потребовался секретарь. Вскоре Деви отправился в путешествие по Европе, и взял с собой Фарадея. Война между Англией и Францией не помешала им посетить Париж; затем ученые последовали в Швейцарию и Италию. Двухгодичное путешествие, во время которого он встречался с крупнейшими учеными и посетил многие центры науки и культуры Европы, оказали громадное влияние на развитие и формирование взглядов Фарадея. Возвратившись в Лондон в 1815 г., Фарадей стал ассистентом при Королеском институте, учреждении, с которым связана вся его научная деятельность. В здании ин-ститута он и жил, замкнуто и скромно. Фарадей был счастливо женат. За год до смерти он овдовел. Похоронен Фарадей в Вестминстерском аббатстве. Первые исследования Фарадея были посвящены химии. Он открыл бензол и бутилен; им впервые был получен ряд газов в сжиженном состоянии. Замечательные работы Фарадея по электричеству и магнетизму, начатые в 1830 г., составили эпоху в развитии физики. Открытие электромагнитной индукции, пара- и диамагнетизма, вращения плоскости поляризации при намагничивании среды, исследования в области электрохимии (Фарадею принадлежат такие термины, как электрод, катод, анод) – таков далеко не полный перечень сделанных им открытий. Фарадей не написал ни одной формулы сложнее пропорции, тем не менее ему мы обязаны созданием одного из основных понятий физики – понятия поля; он ввел и образное представление поля – картину силовых линий. “Идеи Фарадея, изложенные труднопонятным, абстрактным языком, медленно прокладывали себе дорогу, до тех пор пока они не нашли в Кларке Максвелле замечательного интерпретатора”, - писал позднее Гельмгольц в статье о Г. Герце.

Создание А.Вольтой первого гальванического элемента открыло перед физиками новую область исследований. В течение четверти века интенсивно изучались разнообразные эффекты, связанные с протеканием электрического тока. При этом, однако, почти не делалось попыток установить общие закономерности протекания постоянного тока в электрических цепях, Между тем без их выяснения было невозможно серьезное расширение практического использования электричества. Важнейший шаг на пути создания теории электрических цепей был сделан немецким физиком Г. Омом в середине 20-х годов 19 в.

Георг Симон Ом (1787 – 1854) родился в Эрлангене. Окончил Эрлангенский университет в 1813 г. Преподавал математику, затем физику в различных гимназиях. С 1833 г. – профессор Нюрнбергской высшей политехнической школы, с 1849 – Мюнхенского университета. Основные научные исследования относятся к электричеству. Ввел понятие сопротивления как важной характеристики электрической цепи и экспериментально установил в 1826 г. основной закон электрической цепи – закон Ома. Его работы посвящены также акустике, оптике, кристаллооптике. Член Лондонского королевского общества с 1842г.

В электродинамике рассматриваемого периода существовало немало правил, определяющих направление тех или иных действий. Достаточно вспомнить правило «левой руки», правило буравчика и т.д. Все они имеют чисто мнемонический смысл. Подобные правила для определения индукционного тока давал и Фарадей. Как известно, сам ученый термином «электромагнитная индукция» не пользовался, заменяя его терминами «магнитоэлектрическая индукция» и «вольто-электрическая индукция», выражающими частные случаи открытого им явления. В соответствии с этим Фарадей вводил различные правила для определения направления индукционного тока, а иногда и по нескольку правил для каждого случая. Заслуга установления общего закона, определяющего направление тока индукции, принадлежит Ленцу.

Эмилий Христианович Ленц (1804 – 1865) родился в семье чиновника в г. Дерпте (Эстония). Он рано лишился отца, однако благодаря усилиям матери он успешно закончил гимназию и поступил в 1820 г. в университет родного города. Научная деятельность Ленца началась рано: после второго курса университета он по рекомендации ректора в качестве физика научной экспедиции отправился в кругосветное плавание (1823 – 1826). С помощью сконструированных им глубометра и батометра (прибора для снятия проб воды и определения ее температуры на разных глубинах) он занимался физическими исследованиями в водах Берингова пролива, Тихого и Индийского океанов. Отчет Ленца о проведенных исследованиях был высоко оценен учеными, и 1828 г. его единогласно избрали адъюнктом Петербургской Академии наук. Исследовательскую деятельность Ленц с успехом сочетал с активной общественной работой в Академии наук, действительным членом которой он стал в 1834 г. С 1838 г. и до конца своей жизни Ленц вел большую преподавательскую работу в качестве профессора, декана физико-математического факультета, а в конце жизни – ректора Петербургского университета, руководил научными исследованиями студентов и аспирантов. Ленц заложил основы первой в России научной школы физиков-электротехников, из которой вышли впоследствии А.С.Попов, Ф.Ф.Петрушевский, В.Ф.Миткевич, М.А.Шателен и др. Экспериментальные исследования по электромагнетизму Ленц начал в 1831 г. в академической лаборатории, перешедшей к нему от первого русского электротехника, открывшего и описавшего электрическую дугу, академика В.В.Петрова. В 1843 г. Ленц после проведения тонких экспериментов независимо от Дж.Джоуля приходит к установлению закона теплового действия тока. Создание сильных источников тока – электрических батарей дало возможность изучить количественно эффекты, сопровождающие ток. Василий Владимирович Петров (1761 – 1834) – русский физик и первый электротехник в 1802 г. сконструировал большую гальваническую батарею, состоящую из 2100 медно-цинковых элементов с эдс около 1700 В. Исследовал свойства этой батареи как источника тока и показал, что действие ее основано на химических процессах между металлами и электролитом. Осуществил ряд опытов с этой батареей. В частности, в 1802 г. открыл электрическую дугу, на 8 лет раньше англичанина Г.Дэви, и показал возможность использования ее для плавления и обновления металлов и освещения. Петров также обнаружил зависимость силы тока от площади поперечного сечения проводника. Он исследовал электролитическое действие электрического тока и явление электролиза, электропроводность различных веществ, установил важность электроизоляции и использовал покрытие металлического проводника изоляционным слоем. Работы Петрова относятся также к изучению физико-химических явлений, эффектов холодного свечения тел, метеорологии и гидротехнике. Были исследованы взаимодействия движущихся зарядов (В.Вебер, 1845), предложена теория магнетизма (Ампер, 1820), открыты термоэлектричество (Т.Зеебек, 1821), поляризация диэлектриков (Фарадей,1837), пара- и диамагнетизм (Фарадей, 1845). Таким образом, к середине 19 в. было накоплено немало фактов и установлено законов электрических явлений, что позволило перейти к объединению их в единую систему.

 

4.3 ВТОРОЙ ЭТАП (60-е гг. 19 – конец 19 в.).

Этот этап в развитии классической физики начинается с создания Дж. Максвеллом общей стройной теории электромагнитных процессов. Использовав новые идеи, которые явно не вытекали из классической механики, он разработал в 1860 – 1865 гг. теорию электромагнитного поля. Попытки А.Ампера, В.Вебера и Ф.Неймана создать теорию электродинамических взаимодействий на основе ньютоновской концепции дальнодействия приводили к электродинамическим силам, несоответствующим третьему закону Ньютона. Малоуспешными были попытки ньютоновской механики и в объяснении оптических явлений. Наиболее четко все эти недостатки выявил М. Фарадей, который благодаря фантастической интуиции понимал искусственность сведения электромагнитных явлений к взаимодействию на расстоянии электрически заряженных частиц. Для объяснения электродинамических взаимодействий он ввел (1834) представление о силовых линиях (понятие поля в первоначальной форме).